Дипломная работа: Система управления узлом дегидрирования этилбензола

В химической промышленности искровые разряды статического электричества являются часто причиной воспламенения горючих веществ, пожаров и взрывов. Статическое электричество образуется в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов при соприкосновении двух разнородных веществ. Электризация веществ зависит от их проводимости, содержания примесей, интенсивности технологических процессов. Условно принято, что при удельном электрическом сопротивлении, участвующих в технологическом процессе веществ менее 105 Ом·м, электризация не представляет опасности вследствие возможных искровых разрядов. Поэтому, согласно ГОСТ 12.1 018-86, все узлы установки относятся к I классу - безыскровая электризация с заземлённым электроприводным оборудованием.

Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов предусмотрены меры, обеспечивающие стекание зарядов статического электричества (согласно ГОСТ 12.4.124-83):

1. Отвод зарядов путем заземления.

2. Отвод зарядов от тела человека путем применения спецобуви.

3. Должно производиться измерение заземлений оборудования в соответствие с ПТЭ и ПТБ.

Установка дегидрирования этилбензола по устройству молниезащиты относится ко II категории. Молниезащита помещения с ВДТ и ПЭВМ осуществляется в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87.

Ожидаемое число поражений зданий и сооружений молнией в год - N, не оборудованных молниезащитой определяется по формуле:

; (39)

где S = 45 м – ширина защищаемого здания,

L = 100 м – длина защищаемого здания,

hx = 30 м – наибольшая высота объекта,

n = 6 – среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности.

N = (45 + 6×30 ) × ( 100 + 6×30 )×6×10-6 = 0,38;

Так как ожидаемое количество поражений не превышает 1 раза, устанавливаем минимальную зону защиты Б.

Находим высоту молниеотвода:

; (40)

где Rx= 1,5м - радиус защиты на высоте защищаемого объекта.

Радиус защиты на уровне земли:

 (41)

Выбранный молниеотвод обеспечит защиту от поражений молний.

6.6 Пожарная профилактика и средства тушения пожара

Большинство применяемых в процессе веществ горючие и взрывоопасные жидкости и газы, которые в смеси с воздухом могут стать источником загорания. Источниками загорания могут стать искры, как электрического происхождения, так и механического, любой вид открытого огня, самовоспламенение. Для исключения возникновения источников загорания предусматриваются противопожарные мероприятия, связанные с организацией и проведением огневых работ и исключающие бесконтрольное возникновение огня.

Источником воспламенения являются: раскаленные или нагретые стенки оборудования, искры электрооборудования, статическое электричество, искры удара и трения деталей машин. С целью пожаро-взрывозащиты все процессы происходят в герметически закрытых аппаратах, предусмотрены меры защиты от атмосферного и статического электричества. Электрооборудование имеет взрыво-пожаробезопасное исполнение. Особую опасность представляет самовозгорание. Во всех помещениях установлены приборы сигнализации высоких концентраций, системы, характеризующие наличие взрывоопасных газов [17].

Для ликвидации возможных источников воспламенения предусмотрено размещение огнеопасных аппаратов на открытых площадках. Для пожаро- и взрывозащиты оборудования используются пассивные и активные средства и способы защиты, такие как предохранительные клапаны, разрывные предохранительные мембраны, огнепреградители, блокирование аппаратов с помощью отсечных устройств.

Все электропроводки на установке проходят в защитных трубах и коробах. С целью обнаружения начальной стадии пожара в производственных помещениях устанавливаются системы электрической пожарной сигнализации (ЭПС) с ручным и автоматическим включением. В помещении с ВДТ и ПЭВМ в соответствии со СНиП 2.04.09–84 применяются тепловые и дымовые извещатели типа ПОСТ–1 и ДИ–1, которые включают световую и звуковую сигнализацию и систему пожаротушения и дымоудаления, для оповещения в случае пожара на технологической установке и в здании операторного помещения установлены извещатели типа ПКИЛ-9. Для тушения пожаров в цехе предусмотрены пожарные гидранты, лафетные установки, а так же огнетушители, кошмы, песок.

Производство оснащено первичными и стационарными средствами пожаротушения, которые расположены в доступных местах:

- пожарная вода (пожарные гидранты, лафетные установки). Вода применяется для тушения всех очагов пожара, кроме электрооборудования, находящегося под напряжением, и легковоспламеняющихся жидкостей с удельным весом менее единицы.

- огнетушители: ОУБ-7, ОВП-100 - предназначены для тушения небольших очагов пожара, твердых горючих материалов, различных горючих жидкостей. Для тушения оборудования, которое может находиться под напряжением, используются только углекислотные огнетушители ОУ-6, ОУ-20, ОУ-80. Для ликвидации небольших очагов горения огнеопасных жидкостей и твердых материалов применяются воздушно-пенные огнетушители ОВПО-100 и порошковые огнетушители типа ОП-5.

- асбестовые одеяла, кошма, сухой песок, набор противопожарного инвентаря (лопаты, ломы, ведра и т.п.) - применяются для тушения небольших очагов пожара.

- для тушения очагов пожара в закрытых сосудах, а так же для тушения локальных загораний в помещениях и наружных установках предусмотрены стояки азота и пара.

- в проекте предусмотрены: стальные несущие и оградительные конструкции, плиты съемного пола, выполненные из несгораемых или трудно сгораемого материала, различные помещения разделены друг от друга стенами и перегородками, для нормальной эвакуации людей во время пожара ширина дверей должна быть больше 1,5м, высота не менее 2м, ширина коридоров не менее 1,8м.

6.7 Охрана окружающей среды и защита населения и территории

Для ограничения вредного воздействия технологического процесса на окружающую среды цех имеет систему сбора сточных вод. Все жидкие сбросы: опорожнения аппаратов, насосов собираются в ёмкость поз.Е-223 и через теплообменник поз.Т-229 отстойная вода с температурой не более 60 0С, откачивается в ХЗК. Схемой предусмотрена возможность возврата очищенного от углеводородов конденсата для повторного использования на технологические нужды.

Для защиты аппаратов и трубопроводов от завышения давления в аппаратах установлены предохранительные клапана ППК, сбросы которых предусмотрены в атмосферу.

Отработанный катализатор К-28, К-28Ц и катализатор «Стайромакс плюс», «Стайромакс-3» вывозятся на полигон захоронения промышленных отходов.

Для охраны окружающей среды нужно сокращать количество вредных аварийных выбросов, что достигается за счет использования системы автоматического регулирования и контроля. Загрязнение воды происходит только сантехническим оборудованием, и сточные воды направляются в сантехническую канализацию. Смазочные материалы сжигаются или деактивируются. При ремонте или дренировании аппаратов возникающие химические отходы и химически загрязнённая вода направляются в химически загрязненную канализацию.

Таким образом, внедрение системы автоматического контроля и регулирования процесса «APACS+» позволило значительно повысить точность измерений и быстродействие регулирующих воздействий, что позволяет уменьшить количество образование некондиционных продуктов. Также улучшенная система блокировок уменьшает количество аварийных остановов и, следовательно, аварийных сбросов, что делает процесс более надёжным.

6.8 Чрезвычайные ситуации и методы защиты

Технологический процесс дегидрирования этилбензола предполагает использование вредных, токсичных и опасных для человеческого организма веществ. Проектируемый объект находится на общей территории с другими производствами, поэтому авария, возникшая на объекте, может нести угрозу близлежащим производствам. Объект расположен на территории ОАО «НКНХ» на расстоянии 12 км от жилых массивов. Между городом и предприятием находится два больших оврага, защищающие город от тяжелых газов в случае проникновения их в атмосферу.

Всё оборудование установки является огнестойким и выполнено из высокоуглеродистых сталей, обладающее II степенью огнестойкости. Согласно НПБ 105-03, исходя из горючих свойств веществ и материалов, учитывая избыточное давление взрыва вещества: наружная установка относиться к категории Ан, а печное отделение относиться к категории Гн. Согласно ПУЭ, наружная установка относится к классу взрывоопасной зоны В-Iг, а помещение операторной относиться к классу пожароопасной зоны П-IIа. В соответствии с ПБ-09.540-03 печное отделение (блок №1 – П-201/1,2) и отделение дегидрирования этилбензола (блок №2 – Р-202/1,2) относятся к III категории взрывоопасности блоков по потенциальной энергии [7].

Причинами возникновения очагов пожара и взрыва могут быть: увеличение давления в аппаратах выше установленной нормы; несогласованность действий рабочего персонала; падение напряжения; нарушение дисциплины; нарушение норм технологического режима.

В случае аварии при соответствующих метеоусловиях вся территория ОАО «НКНХ» может оказаться в зоне заражения ядовитых сильнодействующих веществ с поражающей концентрацией во времени от 2 до 5 минут, а со смертельной концентрацией - от 6 до 20 минут. Таким образом, при аварии на ОАО «НКНХ» и территории близлежащих районов может сложиться чрезвычайно сложная химическая обстановка. Главный способ защиты - немедленный вывод всех работающих в безопасное место из зоны заражения, при опоздании укрыться в закрытых помещениях, избегая подвалы и нижние этажи (потери могут составить более 50% рабочих).

При снежных бурях, сильных морозах, ураганах необходимо рабочему и инженерно-техническому персоналу чаще проводить обходы на закрепленных объектах для осмотра оборудования и приборов, и при обнаружении неполадок принять меры к их быстрому устранению.

При угрозе возникновения производственных аварий, катастроф и стихийных бедствий осуществляется оповещение персонала завода и близрасположенных производств с использованием телефонной линии, сирены, раций, а также осуществляется оповещение населения города и близлежащих поселений с помощью радио, телевидения. Также проводят организацию разведки и наблюдение на объекте возможного бедствия; приведение в готовность сил и средств ЧС, предназначенных для ведения спасательных работ и ликвидации аварий и стихийных бедствий; осуществление мероприятий ЧС по предупреждению или снижению возможного воздействия аварий и стихийных бедствий [17].

При возникновении производственных аварий, катастроф и стихийных бедствий проводят оповещение руководящего состава ЧС, невоенизированных формирований, работающих в зоне возникновения бедствия. Осуществляется сбор руководящего состава ЧС в кабинет начальника ЧС, сбор личного состава формирования, предназначенных для ведения спасательных работ, докладывают о сложившейся обстановке начальнику ЧС. Организуется разведка и наблюдения на объекте, дозиметрический и химический контроль, приводятся в готовность силы и средства ЧС, предназначенных для ведения спасательных работ, организуется медицинское обеспечение, проводятся мероприятия по безаварийной остановке производства, приводятся в готовность имеющиеся защитные сооружения, организуется укрытия работающих, производится выдача работающим объекта средств индивидуальной защиты и медицинских препаратов, организуется эвакуация работающих, организуется обеспечение действий сил ЧС, привлекаемых для ведения спасательных работ, организуется взаимодействие с чрезвычайной комиссией, городским штабом ЧС, территориальным формированием.

В АО «Нижнекамскнефтехим», как и во всех объектах народного хозяйства в соответствии с требованиями руководствующих документов разработана система штаба гражданской обороны.

Таким образом, в данном проекте разработана система автоматического управления узлом дегидрирования этилбензола на базе современных технических средств автоматизации.

Для обеспечения высокого качества управления была предложена микроконтроллерная система управления «APACS+» с интегрированной системой противоаварийной защиты «QUADLOG» фирмы Moore Products.

Разработанная система достаточно проста в использовании и надежна. Она позволяет значительно улучшить и облегчить работу оператора, обеспечить качественное управление процессом, более полно и экономно использовать ресурсы.

В результате совершенствования структуры управления, усложнения контуров регулирования, повышается качество регулирования (точность, быстродействие). Это приводит к повышению эффективности работы данной технологической установки, за счет снижения потребления энергоресурсов.

7. Технико-экономическое обоснование дипломного проекта

Модернизация системы управления на базе полевых датчиков компаний «Endress+Hauser», «Метран», интегрированного промышленного комплекса «APACS+/QUADLOG» фирмы «Moore Products Сompany» (США) с барьерами искробезопасности компании Elсon Instruments (Италия) позволит сэкономить энергоресурсы на установке дегидрирования этилбензола за счёт повышения качества регулирования параметров процесса и снижения затрат на обслуживание и ремонт ТСА.

ЭВМ выполняет множество функций, повышающих качество регулирования и надёжность АСР. Ответственные измерительные каналы дублируются, в контроллерах имеются резервные блоки: управляющий модуль, контрольный модуль критических операций, аналоговые и дискретные модули ввода/вывода. Переход на резерв осуществляется без последствий для объекта. Проверка достоверности сигналов осуществляется по многим критериям. Всё управление ведётся непосредственно с контроллера. Отказ операторской станции (персонального компьютера) не отразится на процессе, так как управление перейдет на инженерную станцию.

Применение вычислительной техники позволяет применять более сложные законы регулирования, по которым управление будет качественнее.

Замена отсечной блокировочной арматуры позволит сократить время, затрачиваемое ранее на долговременные остановы в результате ложных срабатываний блокировок, ведущих к убыткам и лишним затратам, вследствие, например, снижения активности катализатора, и сэкономить значительные денежные средства.

Предположительно, после внедрения модернизированной АСР за счет сокращения внеплановых простоев, за счет динамичности процесса, более быстрого выхода в режим, точности протекания технологического процесса снизится расход водяного пара на 0,1 %.

7.1 Расчет капитальных вложений на технические средства автоматизации

Одним из основных показателей при расчете экономической эффективности внедрения модернизированной АСУТП являются капитальные затраты. Эти затраты включают следующее [19]:

1) стоимость приобретения дополнительных средств автоматизации, необходимые для внедрения АСУТП; расчет стоимости оборудования дан в таблице (Таблица 15);

2) транспортные расходы составляют 5% от стоимости средств автоматизации:

Кт = 0,05 × 5727891,5 = 286394,57 руб.;

3) затраты на проектирование составляют 5% от стоимости средств автоматизации:

Кпр=0,05 × 5727891,5 = 286394,57 руб.;

4) затраты на инженерные работы и обучение составляют 7% от стоимости средств автоматизации:

Кир=0,07 × 5727891,5 = 400952,4 руб.;

5) затраты на демонтаж существующих средств автоматизации составляют 10% от стоимости этих средств автоматизации:

Кд = 0,1 × Кс =0,1 × 200000= 20000 руб.;

6) затраты на монтаж нового оборудования составляют 6% от стоимости средств автоматизации:

Км=0,06 × 5727891,5 = 343673,49 руб.;

Общая сумма капитальных затрат составляет:

К =Кп+Кт+Кпр+Кир+Кд+КМ ;

К= 5727891,5 +286394,57 + 286394,57 +400952,4 + 20000 +343673,49

К= 7 065 306,4 руб.

Так как отделение дегидрирования этилбензола находится в цехе, в котором уже используется выбранная система автоматизации, то эффективнее использовать метод наращивания существующей в цехе системы, а не полностью приобретать новую. Расчет стоимости приобретения дополнительных средств в обоих случаях наглядно отображен ниже в таблицах (Таблица 14 и Таблица 15).

Таблица 14 - Стоимость приобретения дополнительных средств автоматизации

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13